Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.23
no.5
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pp.471-477
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2014
The purpose of this study was to predict the load effect on a damper installed at a nuclear power plant building after a tsunami using a volume of fluid (VOF) numerical analysis method. The wave height was determined by a sine wave function and the tsunami condition was estimated by the wave length. Also, using computational fluid dynamics (CFD), the maximum damper load was set as a boundary condition for the structural analysis that verified how stress and deformation affect the damper. As a result, such simulations estimated the highest stress distribution for a wave length of 350 m with a maximum stress present at the cross point of stiffness installed at the rear end of the damper. The total deformation was approximately 32 mm at the center of damper.
주조시 주형내의 유동해석을 위해서는 시간에 따라 변화하는 자유표면 위치에 대한 정확한 정보가 요구되는 관계로 난제로 여겨져 왔다. 따라서 대부분의 연구는 초기치 속도를 정의하기 위해서 순간충입(instantaneous filling)을 가정하여 수치 해석을 하였던 것이다. 본 연구는 Modified Solution Algorithm-Volume of Fluid Method (MSOLA-VOF)를 개발하는 주조시 주형내의 유동을 수치적으로 해석하며, 유속이 수평 주조, 수직 주조의 경우에 어떤 영향을 미치는가에 대하여 연구하였다. 결론으로 응고 연구에 있어서 초기의 순간충입은 비현실적인 가정이라는 것이 밝혀졌으며, 충입시 초기 속도 분포와 결정 생성은 밀접한 관계가 있음을 알 수 있었다.
Interface tracking of two phase is significant to analyze multi-phase phenomena. The VOF(Volume of Fluid) and level set are well known interface tracking method. However, they have limitations to solve compressible flow and incompressible flow at the same time. CIP(Cubic Interpolate Propagation) method is appropriate for considering compressible and incompressible flow at once by solving the governing equation which is divided up into advection and non-advection term. In this article, we analyze the droplet impingement according to various We number using improved CIP method which treats nonlinear term once more comparison with original CIP method. Furthermore, we compare spread radius after droplet impingement on the wall with the experimental data and original CIP original CIP method, and it reduces the mass conservation error which is generated in the numerical analysis comparison with original CIP method.
High speed casting technology is an attractive method to increase the productivity of continuous casting. However, high speed casting causes flow instability of molten steel in a mold. In this study, Large Eddy Simulation (LES) has been performed to identify the characteristics of mold flow for various shapes of submerged entry nozzles. The LES code has been newly developed to efficiently compute the two-phase flow by using the Fractional Step Method (FSM) combined with the Volume of Fluid (VOF) method. The Immersed Boundary Method was used to implement the shape of the submerged entry nozzle. Three cases of discharge angle of the submerged entry nozzle were computed and compared. The current results shed light on improving shape design of a submerged entry nozzle.
Frictional resistance comprises more than 60% of the total resistance for most merchant ships. Active and passive devices have been used to reduce frictional resistance, but the most effective and practical device is an air lubrication system. Such systems have been applied in several ships, and their effects have been verified in sea trials. On the other hand, there are some differences between the results predicted in model tests and those measured in sea trials. In this study, numerical analyses were carried out for a model and a full-scale ship. A new extrapolation method was proposed to improve the estimation of the full-scale resistance of a ship with an air lubrication system. The volume of fluid (VOF) method was considered for the numerical models of the air layer. The numerical method was validated by comparing the experimental data on the air layer pattern and the total resistance.
The efficient steam drum should be required to reduce carbon oxide emissions and heat recovery in oxygen converter hood system. However, steam generation is limited to the time of the oxygen blowing period, which is intermittent or cyclical in operation of steel-making process. Thus, steam drum should be optimized for an effective steam generation during the oxygen blowing portion of the converter cycle. In this study, a three-dimensional computational fluid dynamics (CFD) model has been developed to describe the impacts of changing various operating conditions and geometric shape on thermo-fluid characteristics and performance of the steam drum. This model encompasses not only fluid flow and heat transfer but also evaporation and condensation at the interfacial surface in the steam drum by using VOF (Volume of Fluid) method. To validate the prediction performance of this model, comparison of the steam flow rate between numerical and experimental result has been performed, resulting in the accuracy of the relative error by less than 3.2%.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2005.05b
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pp.1073-1077
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2005
In this study, wave pressure is calculated by using irregular waves in front of a breakwater. In the numerical model, the Reynolds equations are solved by a finite difference method and $k-{\varepsilon}$ model is employed for the turbulence analysis. To track the free surface displacement, the volume of fluid method is employed. The results of two cases present that wave pressure change due to irregular wave similar to wave height of irregular wave. It is observed that wave pressure of Case 2 more bigger than wave pressure of Case 1 at the same position.
The main objective of this study is to investigate the turning and zig-zag maneuvering performance of the well-known naval surface combatant DTMB (David Taylor Model Basin) 5415 hull with URANS (Unsteady Reynolds-averaged Navier-Stokes) method. Numerical simulations of static drift tests have been performed by a commercial RANS solver based on a finite volume method (FVM) in an unsteady manner. The fluid flow is considered as 3-D, incompressible and fully turbulent. Hydrodynamic analyses have been carried out for a fixed Froude number 0.28. During the analyses, the free surface effects have been taken into account using VOF (Volume of Fluid) method and the hull is considered as fixed. First, the code has been validated with the available experimental data in literature. After validation, static drift, static rudder and drift and rudder tests have been simulated. The forces and moments acting on the hull have been computed with URANS approach. Numerical results have been applied to determine the hydrodynamic maneuvering coefficients, such as, velocity terms and rudder terms. The acceleration, angular velocity and cross-coupled terms have been taken from the available experimental data. A computer program has been developed to apply a fast maneuvering simulation technique. Abkowitz's non-linear mathematical model has been used to calculate the forces and moment acting on the hull during the maneuvering motion. Euler method on the other hand has been applied to solve the simultaneous differential equations. Turning and zig-zag maneuvering simulations have been carried out and the maneuvering characteristics have been determined and the numerical simulation results have been compared with the available data in literature. In addition, viscous effects have been investigated using Eulerian approach for several static drift cases.
An efficient solution algorithm for simulating free surface problem is presented. Navier-Stokes equations for variable density incompressible flow are employed as the governing equation on Cartesian meshes. In order to describe the free surface motion efficiently, VOF(Volume Of Fluid) method utilizing THINC(Tangent of Hyperbola for Interface Capturing) scheme is employed. The most time-consuming part of the current free surface flow simulations is the solution step of the linear system, derived by the pressure Poisson equation. To solve a pressure Poisson equation efficiently, the PCG(Preconditioned Conjugate Gradient) method is utilized. This study showed that the proper application of the preconditioner is the key for the efficient solution of the free surface flow when its pressure Poisson equation is solved by the CG method. To demonstrate the efficiency of the current approach, we compared the convergence histories of different algorithms for solving the pressure Poisson equation.
Numerical simulations of free surface flow over a broad-crested rectangular weir are conducted by using the volume of fraction (VOF) method and three different turbulence models, the k-${\varepsilon}$, RNG k-${\omega}$ and k-${\omega}$ SST models. The governing equations are solved by a second-order accurate finite volume method and the grid sensitivity study of solutions is carried out. The numerical results are evaluated by comparing the solutions with experimental and numerical results of Kirkgoz et al. (2008) and some non-dimensionalized experimental results obtained by Moss (1972) and Zachoval et al. (2012). The results show that the present numerical model can reasonably reproduce the experimental results, while three turbulent models yield different numerical predictions of two distinct zones of flow separation, the first zone is in front of the upstream edge of the weir and the second is created immediately behind the upstream edge of the weir where the flow is separated to form the separation bubble. The standard k-${\varepsilon}$ model appears to significantly underestimate the size of both separation zones and the k-${\omega}$ SST model slightly over-estimates the first separation zone in front of the weir. The RNG k-${\varepsilon}$ model predicts both separation zones in overall good agreement with the experimental measurement, while the k-${\omega}$ SST model yields the best numerical prediction of separation bubble at the upstream edge of the weir.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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